Новая теория предполагает возможность ядерных реакций без расщепления или слияния ядер

Новая теория предполагает возможность ядерных реакций без расщепления или слияния ядер

Александр Березин

Хотя над холодным синтезом в том виде, в котором его представляли в конце 1980-х, за прошедшие десятилетия не смеялся только ленивый, некоторые вопросы, связанные со всей этой эпопеей, остаются без ответов. И вопросы эти во многом не изменились с 1960 годов, когда они были впервые подняты. Это и непонятная способность кур нести яйца с твёрдой оболочкой без доступа к кальцию, но при доступе к калию, и наличие угарного газа в крови людей, не вдыхающих этот газ, и появление миллионов нейтронов после каждого удара молнии — без очевидных физических причин. ..

Джозеф Заводны держит в руках устройство на металлогидридах, с которым проводятся НЭЯР-эксперименты. (Здесь и ниже иллюстрации NASA Jet Propulsion Laboratory.)

Наконец, остаётся совершенно неясным происхождение избытков кислорода-17 и кислорода-18 на Земле. Их здесь в процентном соотношении значительно больше, чем на Солнце, где куда выше доля кислорода-16. Между тем теоретически более тяжёлые изотопы должны задерживаться именно там, где выше гравитация, то есть картина должна быть прямо противоположной.

Всё это по-прежнему беспокоит отдельных господ учёных. Скажем, Джозеф Заводны, сотрудник НАСА, работающий в исследовательском центре Лэнгли, выдвинул альтернативную теорию низкоэнергетических ядерных реакций. Вкратце она сводится к тому, что ядра атомов способны спонтанно поглощать медленные (очень медленные) нейтроны и по мере их накопления становиться менее стабильными. В итоге один из их нейтронов распадается на электрон, протон и антинейтрино. Разумеется, электрон при этом вылетает из ядра. Нестабильный атом превращается в более стабильный изотоп уже другого элемента такой же или очень близкой массы.

Легко догадаться, что вылетающий электрон теоретически имеет энергетическую ценность. Согласно теории г-на Заводны, в качестве материалов для участия в данной низкоэнергетической ядерной реакции больше всего подходят водород, никель и углерод:



Из изложенного следует, что такие реакции не порождают ионизирующего излучения. Извлечение же энергии из этого процесса мыслится исследователю при помощи запатентованного в 2011 году плазмон-поляритонного метода, задействованного в металлогидридной среде.

Его соавтор Льюис Ларсен (Lewis Larsen) на собрании Американского атомного общества в ноябре 2012 года предположил, что, возможно, такие низкоэнергетические ядерные реакции (НЭЯР) способны спонтанно протекать во время гроз и объяснять появление большого количества нейтронов после каждого удара молнии. Развивая мысль, он заявил, что эти процессы имели место на Земле с самого её появления и именно они ответственны за накопление на планете больших количеств упомянутых редких изотопов кислорода, которых нет на Солнце, в чьей атмосфере молний не бывает.

Как полагает Джозеф Заводны, основная сложность в таком процессе — это генерация ультрамедленных нейтронов без больших энергозатрат, ведь если они будут слишком велики, НЭЯР поглотят больше энергии, чем смогут дать.

В теоретически прорабатываемой исследователями схеме предлагается использовать металлогидрид на основе никеля, содержащий водород. В таком гидриде водород ионизирован: каждый его атом лишён электрона, имея лишь протон. Затем электроны в металле искусственно заставляют колебаться в заданном ритме, вынуждая бóльшую их часть передавать энергию своих колебаний меньшей части этих электронов. Последние сливаются с близлежащими протонами (водород), что и позволяет формировать ультрамедленные нейтроны.

Если теория г-на Заводны верна, такие нейтроны должны немедленно захватываться ядрами атомов никеля. После вышеупомянутых процессов ядро таких атомов станет ядром атома меди, высвобождая при этом значительное количество энергии. Поясним: энергии, конечно, будет не так много, как от бурных высокоэнергетических ядерных процессов, то есть атомный взрыв здесь невозможен. Тем не менее её должно выделяться вполне достаточно для мирных нужд.

Ну хорошо, скажете вы, даже если всё это так (во что до экспериментального подтверждения как-то не верится), никель довольно дорогой материал: разумно ли делать его основным топливом человечества? По расчётам авторов концепции, всего 1% никеля, добываемого в мире каждый год, должно хватить для удовлетворения всех мировых энергетических потребностей, причём по цене чуть ли не вчетверо ниже, чем в случае угля.

Концепт-проекты космических аппаратов на НЭЯР, разработанные НАСА и Spaceworks.

Конечно, делать столь смелые оценки до запуска первой промышленной установки несколько преждевременно. Но в целом цифры кажутся не сильно завышенными: в подобном процессе нет нужды в дорогом корпусе реактора, защите от продуктов распада и так далее, что позволяет надеяться на низкую цену. Нет и ядерных отходов в привычном смысле слова: медь — чрезвычайно востребованный металл. Теоретически в дальнейшем, кроме никеля, можно использовать тот же уголь — точнее, углерод, который в ходе подобных реакций может быть превращён в азот.

Ключевая сложность в успехе такого типа реакторов — создание «правильных» искусственных колебаний электронов в металлогидридах. «Похоже на то, что нужные [для этого] частоты лежат, что называется, в «долине недоступности», — комментирует г-н Заводны. — Между, скажем, 5 или 7 ТГц и 30 ТГц мы не имеем никаких действительно эффективных источников для создания контролируемой нами частоты».

Первый эксперимент — в случае успеха и воспроизводимости — должен лишь подтвердить предполагаемую природу НЭЯР. Решение же последующих проблем технической реализации, полагает исследователь, будет делом не физиков, а инженеров.

«Всё, что нам действительно нужно, — добавляет Джозеф Заводны, — это немного неоспоримого, воспроизводимого доказательства того, что наша система работает [в принципе]. Как только это будет, все бросятся инвестировать в процесс» .

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.